تحلیل قابلیت اطمینان سنگچین طراحی در اطراف پایه پل در شرایط همبستگی بین فراسنجه های هیدرولیکی

یکی از روش‌های کاربردی و متداول در کنترل آبشستگی موضعی قرار دادن لایه سنگچین در اطراف سازه‌های هیدرولیکی به‌خصوص پایه پل‌ها است. با توجه به نبود قطعیت‌های مختلف در برآورد اندازه پایدار سنگچین، در تحقیق حاضر از روش تحلیل قابلیت اطمینان برای طراحی سنگچین در اطراف پایه یک پل واقعی به‌عنوان مطالعه موردی استفاده می‌شود. بر این اساس از چهار روش مختلف نظیر تحلیل قابلیت اطمینان مرتبه اول و شبیه‌سازی مونت‌کارلو اقدام به کمّی کردن عدم‌قطعیت‌ها و طراحی اندازه سنگچین پایدار می‌شود. نتایج تحلیل حاضر نشان داد که احتمال شکست اندازه سنگچینی که از طریق روش قطعی و به‌کارگیری مقدار میانگین فراسنجه‌های موثر برای طراحی محاسبه شد، بسیار بالا بوده و نزدیک به 34 درصد است. در ادامه رابطه‌ای بین ضریب ایمنی طراحی و ضریب قابلیت اطمینان در محل این مطالعه موردی تعیین شد. درنهایت برای نیل به شرایط واقعی‌تر، اقدام به مطالعه ضریب همبستگی هیدرولیکی بین فراسنجه‌های عمق و سرعت جریان و همچنین تاثیر آن بر احتمال شکست سنگچین در محل مطالعه موردی شد و نتایج نشان داد که ضریب همبستگی بین این دو فراسنجه هیدرولیکی بسیار بالا بوده و بیشتر از 90 درصد است و حداکثر تاثیر آن بر احتمال شکست کمتر از 10 درصد است.

Effect of the Correlation between Hydraulic Parameters on the Reliability Analysis of a Riprap Designed around Bridge Pier

One of the most common and practical methods in controlling the local scour around bridge pier is to place a protective riprap layer. Due to various uncertainties in the design of this countermeasure method, in the present study, the reliability analysis method was applied for the design of a riprap size around a real bridge pier as a case study. Therefore, four different methods including First Order Second Moment, First Order Reliability Method, Spread Sheet and Monte Carlo Simulation Technique were used to quantify the uncertainties and design of riprap size. The results showed that the probability of riprap size failure, which was calculated by the empirical equation and the  use of the mean value of effective parameters in the case study, was very high,  nearly 34%. In the following, the relationship between safety factor and the reliability index at the site of this case study was determined. Finally, in order to achieve more realistic results, the hydraulic correlation coefficient between depth and flow velocity parameters and its effect on the probability of the riprap failure were studied. It was shown that the correlation coefficient between these two hydraulic parameters was very high and more than 90%, and its maximum effect on the probability of the riprap failure was less than 10%.